化学工程安全新闻

批次和半批量反应的更安全扩大

旁观:Richard Kwasny,Ph.D.,高级咨询工程师Fauske&Associates,LLC(FAI)

我们将发布有关批量和半批量反应更安全扩大的主题的四篇文章。这篇初步文章是桌面评论和初步危险分析。

在化学和制药行业的批量生产设施中继续发生热失控事件。严重事件可能导致死亡,伤害,资本损失和业务中断。尽管化学/制药行业的最佳努力负责,但主要的事件整体上为该行业施加负面灯光。为了防止发生事件,需要所有的r&D,工艺开发和批量生产设施,具有有效的过程安全战略,包括健全的安全管理系统。在扩大之前,清楚地了解所有工艺化学品的反应性以及所需反应的能量和不希望的反应的能量,确定最坏情况,表征导致的不良反应,以及了解如何减轻过程安全影响。详细说明这些步骤的部分流程图如图1所示。如果可能的话,必须重新设计的过程或者必须利用较少的危险材料。

 图1初步危险评估的流程图

本文试图提供可用作开发和设计更安全的新流程的基础的指导方针。它还可以用于识别当现有流程经过定期评论时的过程安全信息差距,部分按OSHA流程安全管理1910.119,危险通信1910.1200和一般职责条款。

热失控反应的原因

研究已经确定,由于以下四个原因,发生热失控反应:

1.对过程化学和所需反应的能量/动力学的理解不足

2.植物水平所需的传热容量不当设计

3.对包括植物安全备用系统的不良反应和控制的理解不足,以及充分的应急通风

4.书面批量手术不足,操作员培训不足。

由于低危险评级,从不假设化学物质不危险。许多事件涉及具有0和1的NFPA危险额定值的材料。最好地开发适当的测试程序,以在各种工艺条件下识别和表征所有反应材料和反应混合物。如果您的公司没有测试设施,FAI将很乐意与您合作,以识别和开展适当的测试。随后,可以使用过程危害分析来分配适当的控制和保护,以降低不良事件的风险。重要的是要记住更新过程安全信息,因为过程在其生命周期内进行变化。然后,临时过程安全信息报告可以作为技术转移目的的参考,因为来自R的过程尺度&D,千利石,飞行员工厂到商业生产阶段。一旦设置了该过程,最终的过程安全报告可以通过内部或外包设施来使用各种最终用户使用。在开发安全文件时,重要的是要记住它必须遵守公司政策和程序以及国家和当地法规。

 

桌面评论和筛选测试
应考虑以下项目与过程安全危险评估有关。

  • 决定扩大
    当管理人员希望在现有设施中扩展化学反应时,可用的信息量可以显着变化。因此,如果有需要解决的问题,必须审查所需的过程并告知组织。因此,需要基于所需化学的平衡方程进行初步危害评估。

初步危险评估:
•制定所有工艺材料的库存,包括但不限于:
    o启动和产品基材
    o Reagents
    o Catalyst
    o Solvents
    o By-products
    o Off-gasses
•识别材料属性,危险和其他潜在的有问题问题:
    o物理性质
    o Health hazards
   o易燃性和静态属性
    o 热稳定性 包括休克敏感性和爆炸繁殖潜力的材料
   o回顾反应性官能团反应材料的分子结构
   o使用差示扫描量热法(DSC)进行初步筛选测试,以识别热稳定性         开始和最终基板
    o气相反应性
   o施工问题的材料(催化,腐蚀,兼容性等)
   o特殊危险(氧化剂,发火,水 - 反应等)
•方法:
   o对上述信息进行文献搜索,并与生产/流程工程师合作以更好
        理解过程限制
   o使用估计技术估计反应热量
   o定量不可凝聚的废气以估计体积和速率
   o解释关于过程温度和压力的潜在危害,包括其他关键问题

反应的初步评价
一旦我们拥有所有上述信息,我们都处于更好的位置,以确定是否存在任何可能会阻止扩展的潜在问题。

例如,如果反应涉及形成基板盐的简单结晶,则没有脱气的基材盐和计算的绝热升高,可以通过可用的搅拌/加热/冷却容易地控制 反应物质,那么可能不需要额外的测试。然而,为了质量目的,如果存在崩溃结晶,我们可能需要更加定量的热平衡。然后我们可以为此目的进行反应量热法。

有时候当所需和猝灭反应涉及可能变得不稳定的反应性官能团。因此,使用初步危害分析将有助于鉴定下面的问题反应
如果我们失去对反应的控制,某些情况可能是潜在的危险或成为一个。有几种方法可以发生这种情况;一种是通过热失控反应,火灾或工艺偏差引起的偏移,如麻醉剂等等。

定量所需反应
如果我们具有潜在的问题反应,则下一步骤是量化产生热量的量和速率。同样,如果有脱气,我们将需要量化进化的燃气速率,以确保过程通风
能力足够。

因此,本系列中的第二篇文章将根据需要根据初步危害评估中遇到的问题,根据需要进行如何表征所需反应。随后的文章将包括不利的量化
反应和案例研究。

第2部分:所需反应的定量现在出现了!通过点击查看此操作。



参考
   1. Hendershot,D. C.,“Acknl IST用于固有的更安全的化学反应
       工艺设计和操作,“化学工艺安全中心
       2002年国际会议和讲习班风险和可靠性。
   2. Kwasny,R. S.,“危险评估策略减少反应”,
       伦敦南岸大学,英国,1999年。
   3.巴顿,J。和罗杰斯,R.,“化学反应危害”,第二版,
        GULF PUBLE ISHIZE,1997年。
   4. Bretherick,L.,“Bretherick的反应化学危害手册”,
       第七版,Butterworth Heinemann,2008。
   5. Stoessel,F.,“化学过程的热安全:风险评估和
       过程设计,“Wiley-VCH,2008。
   6. Merritt,C. W.,2004年。“十字路口的化学工艺安全”,“
       环境健康观点,112:A332-A333。 DOI:10。
        1289 / EHP.112-A332,2004。